Cấu trúc mạch được vẽ trên hình 8.1
- Mạch trung gian một chiều: cĩ chứa tụ lọc với điện dung khá lớn Cf (khỏang vài ngàn F) mắc vào ngõ vào của bộ nghịch lưu. Điều này giúp cho mạch trung gian hoạt động như nguồn điện áp. Tụ điên cùng với cuộn cảm Lf của mạch trung gian tạo thành mạch lọc nắn điện áp chỉnh lưu. Cuộn kháng Lf cĩ tác dụng nắn dịng điện chỉnh lưu.
Trong nhiều trường hợp, cuộn kháng Lf khơng xuất hiện trong cấu trúc mạch và tác dụng nắn dịng của nĩ cĩ thể được thay thế bằng cảm kháng tản máy biến áp cấp nguồn cho bộ chỉnh lưu. Do tác dụng của diode nghịch đảo bộ nghịch lưu, điện áp đặt trên tụ chỉ cĩ thể đạt các giá trị dương.
Hình 8.1
- Bộ nghịch lưu áp: dạng một pha hoặc ba pha. Quá trình chuyển mạch của bộ nghịch lưu áp thường là quá trình chuyển đổi cưỡng bức. Trong trường hợp đặc biệt bộ nghịch lưu làm việc khơng cĩ quá trình chuyển mạch hoặc với quá trình chuyển mạch phụ thuộc bên ngồi. Từ đĩ, ta cĩ hai trường hợp bộ biến tần với quá trình chuyển mạch độc lập và quá trình chuyển mạch phụ thuộc bên ngồi .
- Bộ chỉnh lưu: cĩ nhiều dạng khác nhau, mạch tia, mạch cầu một pha hoặc ba pha. Thơng thường ta gặp mạch cầu ba pha. Nếu như bộ chỉnh lưu một pha và bộ nghịch lưu ba pha, bộ biến tần thực hiện cả chức năng bộ biến đổi tổng số pha.
Khi áp dụng phương pháp điều khiển theo biên độ cho điện áp tải xoay chiều ra bộ chỉnh lưu phải là bộ chỉnh lưu điều khiển.
Thơng thường, bộ chỉnh lưu cĩ dạng khơng điều khiển, bao gồm các diode mắc dạng mạch cầu. Độ lớn điện áp và tần số áp ra của bộ nghịch lưu cịn cĩ thể điều khiển thơng qua phương pháp điều khiển xung thực hiện trực tiếp ngay trên bộ nghịch lưu.
Ở chế độ máy phát của tải (chẳng hạn khi hãm động cơ khơng đồng bộ), năng lượng hãm được trả ngược về mạch một chiều và nạp cho tụ lọc Cf. Năng lượng nạp về trên tụ làm điện áp nĩ tăng lên và cĩ thể đạt giá trị lớn cĩ thể gây quá áp. Để loại bỏ hiện tượng quá điện áp trên tụ Cf, một số biện pháp sau đây cĩ thể thực hiện.
Phương pháp đơn giản nhất là tác dụng đĩng mạch xả điện áp trên tụ qua một điện trở mắc song song với tụ. Việc đĩng mạch xả tụ thực hiện nhờ cơng tắc bán dẫn S- hình H5.56 (chẳng hạn điều khiển áp tụ giữa hai giá trị biên) dựa theo kết quả so sánh tín hiệu điện áp đo được trên tụ với một giá trị điện áp đặt trước cho phépï
Một biện pháp khác là thực hiện đưa năng lượng quá áp trên tụ Cf về nguồn lưới điện xoay chiều. Trong trường hợp này, bộ biến tần được trang bị bộ chỉnh lưu kép (hình 8.2). Khả năng bộ chỉnh lưu kép cho phép thực hiện đảo chiều dịng điện qua bộ
chỉnh lưu và bằng cách này, trong điều kiện chiều điện áp tụ lọc khơng đổi dấu, năng lượng được trả về lưới điện xoay chiều qua bộ chỉnh lưu.
Hình 8.2
Xu hướng nâng cao chất lượng điện năng bằng cách sử dụng loại chỉnh lưu điều rộng xung (boost PWM Rectifier) đã cho phép thực hiện trả cơng suất về nguồn với hệ số cơng suất cao (gần như bằng một) (hình 8.3). Dịng điện đi qua nguồn lưới xoay chiều cĩ dạng gần như sin và cùng pha với điện áp xoay chiều.
Hình 8.3 8.8.2 Bộ Biến Tần Dịng Gián Tiếp:
Sơ đồ mạch được vẽ trên hình 8.4.
Mạch trung gian chỉ cĩ cuộn cảm Lf (khoảng vài mH). Nhờ nĩ, mạch trung gian thực hiện chức năng nguồn dịng điện của bộ nghịch lưu. Dịng điện của mạch trung gian cĩ chiều khơng thay đổi. Dịng được cuộn cảm nắn. Cuộn cảm cịn thực hiện chức năng trao đổi năng lương ảo giữa tải tiêu thụ và mạch trung gian. Cuộn cảm tạo điều kiện cho quá trình thay đổi chiều của điện áp ud2 xảy ra nhanh chĩng khơng phụ thuộc vào điện áp chỉnh lưu ud1.
Hình 8.4
Bộ nghịch lưu dịng: một pha hoặc thường gặp hơn ở dạng ba pha. Tùy theo trường hợp, cĩ thể là bộ nghịch lưu với quá trình chuyển mạch cưỡng bức hoặc quá trình chuyển mạch phụ thuộc. Bộ nghịch lưu dịng với quá trình chuyển mạch phụ thuộc về bản chất là bộ chỉnh lưu cĩ quá trình chuyển mạch phụ thuộc vào điện áp xoay chiều của tải và hoạt động trong chế độ nghịch lưu. Từ đĩ, ta phân biệt các bộ biến tần với quá trình chuyển mạch cưỡng bức và bộ biến tần với quá trình chuyển mạch phụ thuộc.
Điều khiển bộ nghịch lưu dịng cĩ thể thực hiện theo phương pháp điều biên hoặc dùng kỹ thuật điều chế độ rộng xung.
Bộ chỉnh lưu: cĩ nhiều dạng, mạch tia, mạch cầu, một pha hoặc ba pha. Khi cần địi hỏi phải truyền năng lượng theo hai chiều, ta chỉ cần bộ chỉnh lưu đơn với điện áp đổi dấu được. Ta thường sử dụng mạch cầu ba pha điều khiển. Trong mọi trường hợp, dịng điện qua mạch dc phải được điều khiển về biên độ. Do đĩ, bộ chỉnh lưu khơng điều khiển (gồm các diode) khơng thể sử dụng được ở đây. Để giảm bớt hiện tượng quá điện áp trên các chi tiết bán dẫn của bộ nghịch lưu, ta cĩ thể sử dụng bộ nghịch lưu với tụ hạn chế quá điện áp mắc song song với tải hoặc sử dụng mạch tích năng lượng.
Các cấu trúc bộ biến tần dịng hiện đại sử dụng bộ chỉnh lưu điều khiển độ rộng xung, (buck PWM rectifier) (hình 8.5), cấu trúc loại này cho phép bộ chỉnh lưu làm việc với hệ số cơng suất cao.